KR20040004060A - 투영용 스크린 및 그의 제조방법 - Google Patents

투영용 스크린 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR20040004060A
KR20040004060A KR1020030040607A KR20030040607A KR20040004060A KR 20040004060 A KR20040004060 A KR 20040004060A KR 1020030040607 A KR1020030040607 A KR 1020030040607A KR 20030040607 A KR20030040607 A KR 20030040607A KR 20040004060 A KR20040004060 A KR 20040004060A
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카키누마마사야스
츠바치히데야
하야시히로시
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

영사환경에 영향받지 않고, 명료한 화상을 얻는 것이 가능해질 뿐만 아니라, 시야특성을 향상시킬 수 있는 투영용 스크린을 제공한다. 기판(11)의 표면에, 광 확산부로서 복수의 볼록부(11A)가 형성된다. 기판(11) 위에는 광학박막(12)이 형성되고, 이 광학박막(12)의 표면에 기판(11)의 볼록부(11A)와 동일한 형상의 볼록부(12A)가 형성된다. 삼원색 파장영역 광과 동시에 외부광이 광학박막(12)에 입사한 경우, 광학박막(12)에서는 삼원색 파장영역 광만이 반사되고, 외부광 중 적어도 가시 파장영역의 광은 기판(11)에 흡수된다. 여기서 삼원색 파장영역 광이 광학박막(12)에 예를 들면 수직하게 입사하는 경우, 광학박막(12)의 볼록부(12A)에 의해, 삼원색 파장영역 광이 광학박막(12)에 대해 소정의 입사각도 θ를 갖게 되고, 삼원색 파장영역 광이 소정의 비율로, 확산반사광으로서 반사각도 2θ로 산란되기 때문에 스크린의 시야각이 넓어진다.

Description

투영용 스크린 및 그의 제조방법{PROJECTION SCREEN AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은, 광원으로부터의 빛을 받아 화상을 표시하는 투영용 스크린 및 그것의 제조방법에 관한 것으로, 특히 반사방식의 투영용 스크린 및 그것의 제조방법에 관한 것이다.
최근에, 회의 등에서는 발표자가 자료를 제시하는 수단으로서 오버헤드 프로젝터나 슬라이드 프로젝터가 널리 사용되고, 일반가정에서는 비디오 프로젝터나 동화상 필름 프로젝터가 보급되고 있다. 이들 프로젝터장치에는, 광원으로부터 출력된 빛이 라이트밸브(Light Valve)에 의해 공간적으로 변조되어 화상광으로 되고, 이 화상광이 렌즈 등의 조명광학계를 통해 투영용 스크린 상에 투영된다.
이러한 종류의 프로젝터장치에는 칼라화상을 표시하도록 할 수 있는 것이 있는데, 광원으로서 삼원색인 적색(Red=R), 녹색(Green=G), 청색(Blue=B)을 포함한 백색광을 발생하는 램프가 사용되고, 라이트밸브로서는 투과형의 액정패널이 사용되고 있다. 이 프로젝터장치에서는, 광원으로부터 출사된 백색광이, 조명광학계에 의해 적색광, 녹색광 및 청색광의 각 빛깔의 광선으로 분리되고, 이들 광선이 소정의 광로에 집속된다. 이들 광속이 액정패널에 의해 화상신호에 따라 공간적으로 변조되고, 변조된 광속이 광 합성부에 의해 칼라화상광으로서 합성되어, 합성된 칼라화상광이 투영렌즈에 의해 투영용 스크린에 확대투사된다.
또한, 최근에, 칼라화상을 표시하도록 하는 것이 가능한 프로젝터장치로서, 광원으로 협대역 삼원색 광원, 예를 들면 삼원색의 각 빛깔의 협대역 광을 발생하는 레이저발진기를 사용하고, 라이트밸브로 회절격자형 라이트밸브(GLV: Grating Light Valve)를 사용한 장치가 개발되고 있다. 이 프로젝터장치에서는, 레이저발진기에 의해 출사된 각 빛깔의 광속이 화상신호에 따라서 GLV에 의해 공간적으로 변조된다. 이와 같이 변조된 광속은 전술한 프로젝터장치와 마찬가지로, 광 합성부에 의해 칼라화상광으로서 합성되어, 이 합성된 칼라화상광이 투영렌즈에 의해 투영용 스크린에 확대투사된다.
그런데, 프로젝터장치에 사용되는 투영용 스크린은, 그것의 배면측으로부터 투영광을 조사하여 전면측에서 보는 투과방식과, 전면측으로부터 투영광을 조사하여 그것의 반사된 빛을 전면측에서 보는 반사방식으로 나누어진다. 어느쪽의 방식에 있어서도, 시인성이 양호한 스크린을 실현하기 위해, 밝고, 또한,콘트라스트가 높은 화상을 얻는 것이 요망되고 있다.
그러나, 반사방식의 투영용 스크린을 사용한 프론트식의 프로젝터장치는, 자발광형 디스플레이나 리어프로젝션장치와는 달리, 예를 들면 ND 필터를 사용하여 외부광이 비쳐 들어오는 것을 저감할 수 없어, 특히 영사환경이 밝은 경우에는, 투영용 스크린 상에 있어서 명암의 콘트라스트를 높게 하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 도 10에 도시된 것과 같이, 소위 대역필터로서의 기능을 갖는 광학박막(112)이 형성된 투영용 스크린(100)이 제안되어 있다(일본국 특허출원 2002-070799호). 이 투영용 스크린(100)은, 광흡수층으로서의 기능을 갖는 스크린 기판(111)을 구비하고, 이 스크린 기판(111) 위에 광학박막(112)이 형성되어 있다. 이 광학박막(112)은, 특정 파장대의 빛에 대해 고반사 특성을 갖는 동시에, 적어도 이 특정 파장 영역 광 이외의 가시파장 영역 광에 대해 고투과 특성을 갖는 유전체 다층막이다. 이 유전체 다층막의 각 막두께는 매트릭스법에 근거를 둔 시뮬레이션에 의해 설계되고 있다. 광학박막(112) 위에는, 광학박막(112)에서 반사된 특정 파장대의 빛을 산란하기 위한 광 확산층(113)이 형성되어 있다. 이광 확산층(113)은, 비즈(beads)를 배열하거나, 마이크로렌즈 어레이가 형성된 필름을 사용하는 등의 일반적인 수법으로 형성된다.
이러한 구성을 갖는 투영용 스크린(100)에서는, 프로젝터장치로부터 조사된 빛 중에서 특정 파장대의 빛이 광학박막(112)으로 반사되고, 이 반사된 빛이 광 확산층(113)에서 산란되어 화상이 형성된다. 한편, 프로젝터장치로부터 조사된 빛 중에서 특정 파장대 이외의 빛은 광학박막(112)을 투과하여, 스크린 기판(111)에 흡수된다. 이와 같이 투영용 스크린(100)은, 광학박막(112)이 대역필터로서 기능하는 것에 의해 명암의 콘트라스트를 높일 수 있기 때문에, 영사환경이 밝은 경우에도 명료한 화상을 얻을 수 있다.
그렇지만, 투영용 스크린(100)에 있어서, 전술한 것과 같이 광확산층(113)을 종래의 것과 동일한 구성으로 하면, 시야각이 20도 정도 밖에 얻어지지 않아, 충분한 시야특성을 얻을 수 없다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그것의 목적은, 영사환경에 영향받지 않고, 명료한 화상을 얻는 것이 가능해질 뿐만 아니라, 시야특성도 향상시킬 수 있는 투영용 스크린 및 그것의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 투영용 스크린의 개략구성도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 투영용 스크린의 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 투영용 스크린의 일부분을 확대한 개략구성도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 투영용 스크린을 사용한 프로젝터장치의 개략구성도이다.
도 5는 투영용 스크린의 변형예의 개략구성도이다.
도 6은 투영용 스크린의 변형예의 사시도이다.
도 7은 투영용 스크린의 변형예의 일부분을 확대한 개략구성도이다.
도 8은 투영용 스크린의 변형예의 개략구성도이다.
도 9는 투영용 스크린의 변형예의 일부분을 확대한 개략구성도이다.
도 10은 투영용 스크린의 비교예의 개략구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10, 30, 40: 투영용 스크린11, 31, 41: 기판
11A, 12A, 42A: 볼록부12, 32: 광학박막
12H, 32H: 고굴절률막12L, 32L: 저굴절률막
13, 33: 보호막20: 프로젝터장치
21, 21R, 21G, 21B: 레이저발진기
22, 22R, 22G, 22B: 콜리메이터 렌즈
23: 원통렌즈24: GLV
24R, 24G, 24B: 리본열25: 체적형 홀로그램 소자
25a: 제 1 체적형 홀로그램 소자
25b: 제 2 체적형 홀로그램 소자
26: 갈바노미러27: 투영렌즈
31A, 32A: 오목부42: 광 확산부
43: 비즈44: 비즈 고정층
본 발명에 따른 투영용 스크린은, 기판과, 기판의 표면에 형성되고, 복수의 볼록부 또는 복수의 오목부를 갖는 광 확산부와, 광 확산부 위에 형성되고, 광 확산부의 볼록부 또는 오목부와 동일한 형상을 갖는 동시에, 특정한 파장영역의 빛에대해 고반사 특성을 갖고, 상기 파장영역 이외의 적어도 가시 파장영역의 빛에 대해 고투과성을 갖는 광학박막을 구비한 것이다.
본 발명에 따른 투영용 스크린의 제조방법은, 기판의 표면에, 복수의 볼록부 또는 복수의 오목부를 갖는 광 확산부를 형성하는 공정과, 광 확산부 위에, 광 확산부의 볼록부 또는 오목부와 동일한 형상을 갖는 동시에, 특정한 파장영역의 빛에 대해 고반사 특성을 갖고, 상기 파장영역 이외의 적어도 가시 파장영역의 빛에 대해 고투과 특성을 갖는 광학박막을 형성하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명에 따른 투영용 스크린 또는 그것의 제조방법에서는, 기판의 표면에, 광 확산부가 복수의 볼록부 또는 복수의 오목부를 갖도록 형성되고, 이들 볼록부 또는 오목부에 의해 광학박막이 이들 구조와 동일한 형상을 갖도록 형성되도록 하였기 때문에, 광학박막에 특정한 파장영역의 빛이 입사한 경우, 이 파장영역의 빛이 광학박막에 대해 소정의 입사각도를 갖게 되고, 이 파장영역의 빛이 소정의 비율로, 그 소정의 입사각도의 배의 각도로 확산반사광으로서 산란되어, 이것에 의해 스크린의 시야각이 넓어진다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예에 관해, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 관한 투영용 스크린(10)의 일부의 단면 구성을 나타낸 것이다. 도 2는 투영용 스크린(10)의 사시도이다. 도 3은 도 1의 일부분을 확대한 것이다. 이때, 도 2는 투영용 스크린(10)의 광학박막(12)보다 위의 구성요소를 생략하고 있다. 이 투영용 스크린(10)은 소위 반사방식의 스크린이다. 투영용 스크린(10)은 기판(11)을 구비하고 있다. 이 기판(11)의 표면에는 광 확산부로서 볼록부(11A)가 복수개 형성되어 있고, 이들 볼록부(11A)에 의해 광학박막(12)에서 반사되는 빛이, 소정의 비율로 확산반사광으로서 산란된다. 이것에 관해서는 후술한다. 기판(11) 위에는, 소위 대역필터로서의 기능을 갖는 광학박막(12)이 형성되어 있다. 이 광학박막(12)은 기판(11)의 볼록부(11A)와 동일한 형상의 볼록부(12A)를 갖는다. 광학박막(12) 위에는 보호막(13)이 형성되어 있다.
기판(11)은, 그 표면에 복수개의 볼록부(11A)가 형성되어 있고, 이들 볼록부(11A) 사이는 평탄면으로 되어있다. 볼록부(11A)는 예를 들면 표면이 구면이고, 그것의 곡률반경이 수 ㎛∼수 mm 정도이다. 볼록부(11A)에 있어서, 그것의 형상, 곡률반경 r, 배치, 면적비 및 표면성 등은, 광학시뮬레이션 등에 의해 설계되어 있다. 이 기판(11)의 볼록부(11A)는 광학박막(12)에서 반사되는 빛을 소정의 비율로 확산반사광으로서 산란시키는 기능을 갖고 있다.
또한, 기판(11)은, 예를 들면 흑색 도료 등을 포함한 고분자 재료로 구성되어 있다. 고분자 재료로서는, 예를 들면 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 또는 폴리올레핀(PO)을 들 수 있다. 이 기판(11)은 흑색 도료를 포함하여 흑색으로 되어 있기 때문에, 광학박막(12)을 투과한 빛을 흡수하는 광흡수층으로서의 기능을 갖고 있고, 이것에 의해 스크린의 블랙 레벨이 높아져 명암의 콘트라스트가 향상된다.
광학박막(12)은, 높은 굴절률을 갖는 유전체 재료로 이루어진고굴절률막(12H)과, 이 고굴절률막(12H)보다도 낮은 굴절률을 갖는 유전체 재료로 이루어진 저굴절률막(12L)이 교대로 적층된 유전체 다층막이다. 고굴절률막(12H)의 유전체 재료로서는, 예를 들면 5산화니오븀(Nb2O5), 2산화티타늄(TiO2) 또는 5산화탄탈륨(Ta2O5), 저굴절률막(12L)의 유전체 재료로서는, 예를 들면 이산화실리콘(SiO2) 또는 불화마그네슘(MgF2)을 들 수 있다.
광학박막(12)의 각 막은, 기판(11)의 볼록부(11A)와 동일한 형상의 볼록부(12A)를 갖도록 형성되어 있다. 또한, 광학박막(12)의 각 막두께는, 매트릭스법에 기초를 둔 시뮬레이션에 의해, 예를 들면 적색, 녹색 및 청색의 각 빛깔의 파장영역의 빛으로 이루어진 삼원색 파장영역의 광에 대해 고반사 특성을 갖는 동시에, 이 삼원색 파장영역 광의 파장영역 이외의 적어도 가시 파장영역의 광에 대해 고투과 특성을 갖도록 설계되어 있다. 구체적으로는, 광학박막(12)은, 파장이 630nm 정도인 적색광, 파장이 540nm 정도인 녹색광, 및 파장이 460nm 정도인 청색광의 각각에 대해 고반사 특성을 갖고, 그 이외의 적어도 가시 파장영역의 광에 대해 고투과 특성을 갖는 것으로 되어 있다. 유전체 다층막의 각 막의 두께는 예를 들면 80 nm 이상 200 nm 이하이다.
이러한 구성을 갖는 광학박막(12)에 삼원색 파장영역 광이 예를 들면 수직하게 입사하면, 광학박막(12)의 볼록부(12A)에 의해, 삼원색 파장영역 광이 광학박막(12)에 대해 소정의 입사각도를 갖는 것으로 되기 때문에, 그 삼원색 파장영역 광은 소정의 비율로, 그것의 입사각도의 배의 반사각도로 확산반사광으로서산란된다. 즉, 도 3에 도시한 것과 같이, 삼원색 파장영역 광의 확산반사광은, 경계점(11a)과 볼록부(11A)의 구면의 중심을 연결하는 직선과 기판(11)의 평탄면의 법선이 이루는 각도 θ로 인해, 그것의 반사각도는 각도 2θ가 된다. 이와 같이 삼원색 파장영역 광은, 소정의 비율로 확산반사광으로서 반사각도 2θ로 산란되기 때문에 스크린의 시야각이 넓어진다. 이때, 경계점(11a)은, 기판(11)의 볼록부(11A)와 평탄면과의 경계이다.
보호막(13)은 광학박막(12)을 보호하기 위한 것이다. 이 보호막(13)은, 광학박막(12)의 표면과 동일한 형상으로 형성되어 있다. 이때, 이 보호막(13)은 평탄한 표면으로 하여도 된다.
다음에, 이러한 구성을 갖는 투영용 스크린(10)의 제조방법에 관해 설명한다. 우선, 흑색 도료를 포함시킨 고분자 재료로 이루어진 기판(11)을 준비한다. 이 기판(11)의 표면에 예를 들면 엠보스 가공을 실시함으로써 복수의 볼록부(11A)를 형성한다. 이들 볼록부(11A)의 형상, 곡률반경 r의 크기, 배치, 면적비 및 표면성 등은 광학시뮬레이션 등을 사용하여 설계한다. 이 볼록부(11A)는, 광학박막(12)에서 반사되는 빛을 소정의 비율로 확산반사광으로서 산란시키는 기능을 갖고 있기 때문에, 볼록부(11A)를 적절히 설계함으로써, 광학박막(12)에서의 확산반사광의 반사각도의 범위를 제어하는 것이 가능해진다. 이때, 기판(11)의 표면 중 볼록부(11A)의 사이는 평탄면으로 한다.
다음에, 기판(11) 위에, 예를 들면 스퍼터링법에 의해, 광학박막(12)을 형성한다. 이때, 광학박막(12)이 기판(11)의 볼록부(11A)와 동일한 형상의 볼록부(12A)를 갖도록 한다. 또한, 광학박막(12)은 유전체 다층막으로 하고, 이 유전체 다층막을 고굴절률막(12H)과, 이 고굴절률막(12H)보다도 낮은 굴절률을 갖는 저굴절률막(12L)을 교대로 적층한 것으로 한다. 이러한 광학박막(12)의 각 막두께는, 매트릭스법에 기초를 둔 시뮬레이션을 사용하여, 이 광학박막(12)이 예를 들면 삼원색 파장영역 광에 대해 고반사 특성을 갖는 동시에, 이 삼원색 파장 영역 광 이외의 적어도 가시 파장영역의 광에 대해 고투과 특성을 갖도록 설계한다. 최후로, 광학박막(12) 위에 보호막(13)을 형성함으로써, 도 1에 나타낸 투영용 스크린(10)이 완성된다.
이와 같이 본 실시예에서는, 기판(11)에 볼록부(11A)를 형성하고, 이 볼록부(11A)에, 광학박막(12)에서 반사되는 빛을 소정의 비율로 확산반사광으로서 산란시키는 기능을 갖도록 하였기 때문에, 이 기판(11) 위에 볼록부(11A)와 동일한 형상의 볼록부(12A)를 갖는 광학박막(12)을 형성할 수 있어, 이것에 의해 심플한 구성을 갖는 스크린을 제작할 수 있다.
여기서, 광학박막(12)을 설계할 때에 사용하는 매트릭스법에 기초를 둔 시뮬레이션의 개요에 관해 설명한다. 이 시뮬레이션으로서는, 예를 들면 기판 위에 형성된 유전체 다층막을 모델로서 사용한다. 이 유전체 다층막의 모델에 있어서, 유전체 다층막의 표면에 광원으로부터 어떤 각도로 소정의 빛이 입사한다고 가정하면, 유전체 다층막의 각 막의 경계에서 다중반사가 생기지만, 이와 같이 다중반사된 빛은, 광원의 파장이나 유전체 다층막의 각 막의 두께 및 굴절률에 의존하여 서로 간섭한다.
이러한 유전체 다층막의 모델에 매트릭스법을 적용한다. 즉, 빛의 파장이나, 기판의 두께 및 굴절률, 유전체 다층막의 각 막의 두께 및 굴절률, 유전체 다층막의 표면에의 입사광의 각도 등을 파라미터로서 사용하여, 맥스웰 방정식이나 스넬의 법칙 등의 광학법칙이 유전체 다층막의 각 막에서의 경계조건을 만족하도록 매트릭스 연산을 행한다. 이것에 의해, 소정의 빛에 대한 유전체 다층막의 투과율 및 반사율 등의 광학특성이 구해져, 유전체 다층막의 설계를 행할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 투영용 스크린(10)은, 예를 들면 GLV를 사용한 프론트식의 프로젝터장치(20)의 스크린에 적용된다. 도 4는, 이 프로젝터장치(20)의 개략구성을 나타낸 것이다. 프로젝터장치(20)는, 광원으로서 삼원색의 각 빛깔의 파장영역으로 이루어진 삼원색 협대역 광을 출사하는 레이저발진기(21)를 구비하고 있다. 레이저발진기(21)는, 예를 들면 파장이 642 nm인 적색광을 출사하는 레이저발진기(21R), 파장이 532 nm인 녹색광을 출사하는 레이저발진기(21G), 및 파장이 457 nm인 청색광을 출사하는 레이저발진기(21B)로 구성되어 있다.
또한, 프로젝터장치(20)는, 레이저발진기(21)로부터 출사된 빛을 화상광으로서 투영용 스크린(10)으로 이끌기 위한 조명광학계로서, 콜리메이터 렌즈(22), 원통렌즈(23), GLV(24), 체적형 홀로그램 소자(25), 갈바노미러(26) 및 투영렌즈(27)를 구비하고 있다. 콜리메이터 렌즈(22)는 적색광용의 콜리메이터 렌즈(22R), 녹색광용의 콜리메이터 렌즈(22G), 및 청색광용의 콜리메이터 렌즈(22B)로 구성된다. GLV(24)는, 적색광용의 리본열(24R), 녹색광용의 리본열(24G), 및 청색광용의 리본열(24B)을 구비하고 있다. 체적형 홀로그램 소자(25)는, 제 1 체적형 홀로그램 소자(25a) 및 제 2 체적형 홀로그램 소자(25b)로 구성되어 있다.
이때, 프로젝터장치(20)에서는, 레이저발진기 21R에서 출사된 적색광, 레이저발진기 21G에서 출사된 녹색광, 레이저발진기 21B에서 출사된 청색광의 각 빛깔의 빛이, 콜리메이터 렌즈(22)에서는 각 빛깔용의 콜리메이터 렌즈 22R, 22G, 22B에 입사하도록, GLV(24)에서는 각 빛깔용의 리본열 24R, 24G, 24B에 입사하도록 이들 구성요소가 배치되어 있다.
이러한 구성을 갖는 프로젝터장치(20)에서는, 레이저발진기(21)로부터 출사된 적색광, 녹색광 및 청색광의 각 빛은, 콜리메이터 렌즈(22)를 투과하는 것에 의해 평행광이 된다. 이 콜리메이터 렌즈(22)에 의해 평행광이 된 삼원색 파장영역 광은, 원통렌즈(23)의 작용에 의해 GLV(24)에 집광된다. 이들 집광된 삼원색 파장영역 광은, GLV(24)의 각 리본열이 화상신호에 따라서 독립적으로 구동되는 것에 따라 공간적으로 변조된다.
GLV(24)의 작용에 의해 변조된 삼원색 파장영역 광은, 원통렌즈(23)의 작용에 의해 체적형 홀로그램 소자(25)에 집광된다. 이 체적형 홀로그램 소자(25)에서는, 제 1 체적형 홀로그램 소자(25a)에 의해 적색광이 회절되고, 제 2 체적형 홀로그램 소자(25b)에 의해 적색광 및 청색광이 같은 방향으로 회절된다. 또한, 제 1 체적형 홀로그램 소자(25a) 및 제 2 체적형 홀로그램 소자(25b)에서는, 녹색광이 회절되지 않고 직진하여 투과하여, 적색광과 같은 방향으로 출사된다. 이와 같이 하여 체적형 홀로그램 소자(25)의 작용에 의해, 적색광, 녹색광 및 청색광의 각 빛깔의 광이 합성되어 같은 방향으로 출사된다. 같은 방향으로 합파된 삼원색 파장영역 광은, 갈바노미러(26)에 의해 소정의 방향으로 주사되고, 투영렌즈(27)를 투과하여 투영용 스크린(10)의 전방면에 투사된다.
투영용 스크린(10)에서는, 프로젝터장치(20)로부터 투사된 삼원색 파장영역의 광이 보호막(13)을 통과하여, 광학박막(12)에 입사한다. 이때, 삼원색 파장영역 광과 동시에 외부광이 광학박막(12)에 입사하더라도, 이 광학박막(12)에서는, 삼원색 파장영역 광만이 반사되고, 외부광 중 적어도 가시 파장영역의 광은 흡수광으로서 기판(11)에 흡수된다(도 3). 이에 따라, 영사환경이 밝은 경우에 있어서도 명료한 화상을 얻을 수 있다. 또한, 광학박막(12)에 삼원색 파장영역 광이 예를 들면 수직하게 입사하였을 때, 광학박막(12)의 볼록부(12A)에 의해, 삼원색 파장영역 광이 광학박막(12)에 대해 소정의 입사각도를 갖게 되어, 그 삼원색 파장영역 광은 소정의 비율로, 그 입사각도의 배의 반사각도로 확산반사광으로서 산란된다.
도 3에 도시한 것과 같이, 삼원색 파장영역 광의 확산반사광의 반사각도는, 경계점(11a)과 볼록부(11A)의 구면의 중심을 연결하는 직선과 기판(11)의 평탄면의 법선과의 이루는 각도 θ에 따르기 때문에 각도 2θ가 된다. 즉, 삼원색 파장영역 광은 소정의 비율로 확산반사광으로서 반사각도 2θ로 산란되기 때문에, 본 실시예에서는 시야각이 넓어져, 시야특성이 향상된다. 또한, 이와 같이 확산반사광의 반사각도가 기판(11)의 볼록부(11A)에 따르기 때문에, 이 볼록부(11A)를 적절히 설계함으로써, 확산반사광의 반사각도의 범위를 제어하는 것이 가능해진다.
이와 같이 본 실시예에서는, 기판(11)의 표면에 복수의 볼록부(11A)가 형성되고, 이들 볼록부(11A)에 의해, 기판(11) 위에 광학박막(12)이 동일한 형상의 볼록부(12A)를 갖도록 형성되기 때문에, 이 광학박막(12)의 볼록부(12A)에 의해, 광학박막(12)에 입사한 삼원색 파장영역 광이, 광학박막(12)에 대해 소정의 입사각도 θ를 갖게 되어, 삼원색 파장영역 광이 소정의 비율로, 반사각도 2θ로 확산반사광으로서 산란되어, 스크린의 시야각이 넓어진다. 이것에 의해, 영사환경에 영향받지 않고, 명료한 화상을 얻는 것이 가능해지게 되는 것 뿐만 아니라, 시야특성도 향상시킬 수 있다. 또한, 광학시뮬레이션 등을 사용하여, 기판(11)의 볼록부(11A)를 적절히 설계하는 것에 의해, 확산반사광의 반사각도의 범위를 조정할 수 있기 때문에, 시야특성을 제어하는 것이 가능해지고, 이것에 의해 더욱 시야특성의 향상을 도모할 수 있다.
더구나, 기판(11)의 표면에 형성된 볼록부(11A)가, 광학박막(12)에서 반사되는 빛을 소정의 비율로 확산반사광으로서 산란시키는 기능을 갖기 때문에, 심플한 구성의 스크린을 제작하는 것이 가능해진다. 그 결과, 광학특성이나 시야특성 등의 변동을 감소시킬 수 있어, 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해지고, 제조비용을 저감할 수 있다.
[변형예 1]
상기 실시예에서는, 기판(11)의 표면에 광 확산부로서 복수의 볼록부(11A)를 형성하도록 하였지만, 도 5 및 도 6에 도시한 것과 같이, 기판(31)의 표면에 광 확산부로서 볼록부(11A) 대신에 오목부(31A)를 형성하도록 하여도 된다. 이때, 도 6에서는 광학박막(32)보다 위의 구성요소는 생략하고 있다.
이러한 기판(31)을 구비한 투영용 스크린(30)은 다음과 같이 하여 제조한다. 예를 들면, 상기 실시예와 같이 흑색 도료를 포함시킨 고분자 재료로 이루어진 기판(31)을 준비한다. 이 기판(31)의 표면에, 예를 들면 엠보스가공을 실시함으로써 복수의 오목부(31A)를 형성한다. 이들 오목부(31A)는, 예를 들면 그 표면이 구면이며, 수 ㎛∼수 mm 정도의 곡률반경 r을 갖는다. 오목부(31A)의 형상, 곡률반경 r, 배치, 면적비 및 표면성 등은, 광학시뮬레이션 등에 의해 설계한다. 이러한 기판(31)은, 광학박막(32)에서 반사되는 빛을 소정의 비율로 확산반사광으로서 산란시키는 기능을 갖고 있기 때문에, 오목부(31A)를 적절히 설계함으로써, 광학박막(32)에서의 확산반사광의 반사각도의 범위를 제어하는 것이 가능해진다. 이때, 기판(31)의 표면 중 오목부(31A)의 사이는 평탄면으로 한다.
다음에, 기판(31) 위에, 예를 들면 스퍼터링법에 의해, 광학박막(32)을 형성한다. 이때, 광학박막(32)은 기판(31)의 오목부(31A)와 동일한 형상의 오목부(32A)를 갖도록 한다. 이 광학박막(32)은, 고굴절률막(32H)과 이 고굴절률막(32H)보다도 낮은 굴절률을 갖는 저굴절률막(32L)을 교대로 적층한 유전체 다층막으로 한다. 이러한 광학박막(32)의 각 막두께는, 매트릭스법에 기초를 둔 시뮬레이션에 의해, 이 광학박막(32)이 예를 들면 삼원색 파장영역 광에 대해 고반사 특성을 갖는 동시에, 이 삼원색 파장영역 광 이외의 적어도 가시 파장영역의 광에 대해 고투과 특성을 갖도록 설계한다. 최후로, 광학박막(32) 위에 보호막(33)을 형성함으로써, 도 5에 나타낸 투영용 스크린(30)이 완성된다.
본 변형예에서는, 광학박막(32)에 있어서의 확산반사광의 반사각도는, 경계점(31a) 및 오목부(31A)를 연결하는 직선과 기판(31)의 평탄면의 법선이 이루는 각도 θ에 따라 각도 2θ가 된다(도 7). 따라서, 삼원색 파장영역 광이 각도 θ로 입사하면, 그것의 확산반사광은 소정의 비율로 각도 2θ의 방향으로 산란된다. 이 확산반사광의 반사각도 2θ에 의해 투영용 스크린(30)의 시야각이 결정되기 때문에, 기판(31)의 오목부(31A)를 적절히 설계함으로써, 확산반사광의 반사각도의 범위를 제어하는 것이 가능해져, 시야특성의 향상을 도모할 수 있다. 그 이외의 작용효과는 상기 실시예와 마찬가지기 때문에, 그 설명은 생략한다. 이때, 경계점(31a)은, 기판(31)의 오목부(31A)와 평탄면과의 경계이다.
[변형예 2]
상기 실시예에서는, 예를 들면 엠보스가공에 의해 기판(11)의 표면에 광 확산부로서 복수의 볼록부(11A)를 형성하도록 하였지만, 예를 들면 도 8에 도시한 것과 같이, 기판(41) 위에 광 확산부(42)를 형성하도록 하여도 된다. 이 광 확산부(42)는, 복수의 비즈(43)와 이들 비즈(43) 사이를 고정하는 비즈 고정층(44)에 의해 구성된다.
비즈(43)는, 예를 들면 유리나 폴리머 등의 투명재료에 의해 형성되고, 예를 들면 수 ㎛∼수 mm 정도의 직경 d로 균일한 크기의 구형 형태를 갖고 있고, 등간격으로 배치되어 있다. 비즈 고정층(44)은 수지 등에 의해 형성되어, 비즈(43) 사이를 고정하여 접착하고 있다. 이 비즈 고정층(44)의 두께는, 예를 들면 비즈(43)의 직경 d보다 작게 되어 있고, 이것에 의해 광 확산부(42)의 표면에는, 상기 실시예의 볼록부(11A)와 같은 볼록부(42A)가 형성된다. 이 광 확산부(42) 위에, 상기 실시예와 마찬가지로 하여, 광 확산부(42)의 볼록부(42A)와 동일한 형상을 갖는 광학박막(12) 및 보호막(13)을 형성하면 투영용 스크린(40)이 완성된다.
본 변형예에서는, 도 9에 도시한 것과 같이, 비즈(43)의 직경 d에 대해, 비즈 고정층(44)의 두께 t를 바꾸는 것에 의해 시야각을 조정할 수 있다. 즉, 광 확산부(42)의 표면에 있어서, 비즈(43) 및 비즈 고정층(44)의 경계를 경계점(42a)으로 하면, 광학박막(12)에서의 확산반사광의 반사는, 경계점(42a)과 비즈(43)의 중심을 연결하는 직선과 광 확산부(42)의 평탄면의 법선과의 이루는 각도 θ에 따라, 그것의 반사각도는 각도 2θ가 된다.
이것에 의해, 비즈(43)의 직경 d에 대해, 비즈 고정층(44)의 두께 t를 바꾸는 것에 의해, 확산반사광의 반사각도 2θ가 원하는 각도가 되도록 적절히 설정하는 것이 가능해져, 원하는 시야각을 얻을 수 있다. 그 이외의 작용효과는 상기 실시예와 마찬가지이기 때문에, 그 설명은 생략한다.
본 변형예에서는, 복수의 비즈(43) 및 비즈 고정층(44)으로 광 확산부(42)를 구성하여, 이 광 확산부(42)가 복수의 볼록부(42A)를 갖도록 하였지만, 광 확산부(42)를 다른 것에 의해 구성하도록 하여도 된다. 예를 들면, 광 확산부를 마이크로렌즈 어레이(MLA)가 형성된 필름으로 하고, 이 필름이 복수의 볼록부를 갖도록 하여도 된다.
이상, 실시예를 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시예에서는 볼록부(11A)의 표면을 구면으로 하였지만, 그 이외의 형상으로 하여도 된다. 예를 들면, 볼록부(11A)의 표면을 타원 형상이나 비대칭의 형상으로 하여도 된다. 이에 따라, 광학박막(12)에서의 확산반사광의 반사각도 2θ를 상하 및 좌우의 각각으로 조정하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시예에서는, 기판(11)에 엠보스가공을 실시함으로써 볼록부(11A)를 형성하도록 하였지만, 예를 들면 에칭법을 사용하는 것에 의해 볼록부(11A)를 형성하도록 하여도 된다. 덧붙여, 상기 실시예에서는 고분자재료에 흑색 도료를 포함시키는 것에 의해, 기판(11)을 흑색으로 하여 삼원색 파장영역 광 이외의 빛을 흡수시키도록 하였지만, 예를 들면 기판(11)의 이면측에 별도로 흑색 도료로 이루어진 광흡수층을 형성하여, 이 광흡수층에 의해 삼원색 파장영역 광 이외의 빛을 흡수시키도록 하여도 된다.
이상에서 설명한 것과 같이 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 1항에 기재된 투영용 스크린에 따르면, 기판의 표면에 광 확산부가 형성되고, 이 광 확산부가 복수의 볼록부 또는 오목부를 가지며, 이들 볼록부 또는 오목부와 동일한 형상을 갖도록 광학박막이 형성되도록 하였기 때문에, 광학박막에 특정한 파장영역의 빛이 입사하면, 이 파장영역의 빛이 광학박막에 대해 소정의 입사각도를 갖게 된다. 따라서, 특정한 파장영역의 빛이 광학박막에 있어서 소정의 비율로, 그것의 소정의 입사각도의 배의 각도로 확산반사광으로서 산란되어, 스크린의 시야각이 넓어진다.따라서, 영사환경에 영향받지 않고, 명료한 화상을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 시야특성도 향상시키는 것이 가능해진다.
청구항 17 내지 청구항 31 중 어느 1항에 기재된 투영용 스크린의 제조방법에 따르면, 기판의 표면에 복수의 볼록부 또는 오목부를 형성함으로써 광확산부를 형성하도록 하였기 때문에, 이 광 확산부 위에 볼록부 또는 오목부와 동일한 형상을 갖도록 광학박막을 형성함으로써, 심플한 구성을 갖는 스크린을 제작하는 것이 가능해진다. 그 결과, 광학특성이나 시야특성 등의 변동을 감소시킬 수 있어, 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 제조비용을 저감시키는 것이 가능해진다.
특히, 청구항 19 기재의 투영용 스크린의 제조방법에 따르면, 기판의 표면을 가공함에 의해 볼록부 또는 오목부를 갖는 광 확산부를 형성하고, 이들 볼록부 또는 오목부에 의해 광학박막에서의 반사광의 반사각도를 제어하도록 광학시뮬레이션을 사용하여 광 확산부를 설계하도록 하였기 때문에, 반사광의 반사각도의 범위를 조정할 수 있고, 이에 따라 시야특성을 제어하는 것이 가능해진다. 따라서, 시야특성의 향상을 더욱 더 도모할 수 있다.
또한, 청구항 22 기재의 투영용 스크린의 제조방법에 따르면, 기판의 표면에 광 확산부를 형성하고, 이 광 확산부를 소정의 반경을 갖는 구형 형태를 한 복수의 비즈와, 비즈 사이를 고정하는 비즈 고정층으로 구성하는 동시에, 비즈 고정층의 두께에 의해 광학박막에서 반사되는 반사광의 반사각도를 제어하도록 하였기 때문에, 이 반사각도의 범위를 조정하는 것이 가능해져, 시야특성을 제어할 수 있다. 따라서, 시야특성의 향상을 더욱 더 도모하는 것이 가능해진다.

Claims (31)

  1. 투영광을 받아 화상을 표시하는 투영용 스크린에 있어서,
    기판과,
    상기 기판의 표면에 형성되고, 복수의 볼록부 또는 복수의 오목부를 갖는 광 확산부와,
    상기 광 확산부 위에 형성되고, 상기 광 확산부의 볼록부 또는 오목부와 동일한 형상을 갖는 동시에, 특정한 파장영역의 빛에 대해 고반사 특성을 갖고, 상기 파장영역 이외의 적어도 가시 파장영역의 빛에 대해 고투과성을 갖는 광학박막을 구비한 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광확산부의 볼록부 또는 오목부는 상기 기판을 가공하는 것에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 광확산부의 볼록부 또는 오목부에 의해 상기 광학박막에서의 반사광의 반사각도가 제어되도록, 광학시뮬레이션에 의해 상기 광확산부가 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 광확산부의 볼록부 또는 오목부는 구면을 갖는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광확산부는, 소정의 반경을 갖는 구형 형태를 한 복수의 비즈와,
    상기 비즈 사이에 형성되어, 상기 비즈 사이를 고정하는 비즈 고정층으로 구성된 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 비즈의 반경에 대해 상기 비즈 고정층의 두께가 조정되는 것에 의해 상기 광학박막에서의 반사광의 반사각도가 제어되는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 광학박막이, 고굴절률막과 저굴절률막이 교대로 적층된 유전체 다층막이고, 상기 유전체 다층막의 각 막의 두께가 80 nm 이상 200 nm 이하인 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 고굴절률막이 Nb2O5, TiO2또는 Ta2O5로 이루어진 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 저굴절률막이 SiO2또는 MgF2로 이루어진 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 광학박막의 투과광을 흡수하는 광흡수층을 구비한 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 광흡수층은 흑색 도료를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 광흡수층을 상기 기판이 겸하고 있는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 기판은 고분자 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 고분자 재료는, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에테르설폰, 또는 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 투영광은 레이저광인 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 파장영역은, 적색광의 파장영역, 녹색광의 파장영역 및 청색광의 파장영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린.
  17. 투영광을 받아 화상을 표시하는 투영용 스크린의 제조방법에 있어서,
    기판의 표면에, 복수의 볼록부 또는 복수의 오목부를 갖는 광 확산부를 형성하는 공정과,
    상기 광 확산부 위에, 상기 광 확산부의 볼록부 또는 오목부와 동일한 형상을 갖는 동시에, 특정한 파장영역의 빛에 대해 고반사 특성을 갖고, 상기 파장영역 이외의 적어도 가시 파장영역의 빛에 대해 고투과 특성을 갖는 광학박막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 광확산부를, 상기 기판을 가공하는 것에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 광확산부의 볼록부 또는 오목부에 의해 상기 광학박막에서의 반사광의 반사각도를 제어하도록, 광학시뮬레이션에 의해 상기 광확산부를 설계하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 광확산부의 볼록부 또는 오목부는 구면을 갖는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 광확산부를 형성하는 공정은,
    소정의 반경을 갖는 구형 형태를 한 복수의 비즈를 형성하는 공정과,
    상기 비즈 사이에 상기 비즈 사이를 고정하는 비즈 고정층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 비즈의 반경에 대해 상기 비즈 고정층의 두께를 조정하는 것에 의해, 상기 광학박막에서의 반사광의 반사각도를 제어하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  23. 제 17항에 있어서,
    상기 광학박막을, 고굴절률막과 저굴절률막을 교대로 적층한 유전체 다층막으로 하고, 상기 유전체 다층막의 각 막의 두께를 80 nm 이상 200nm 이하로 하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 고굴절률막을 Nb2O5, TiO2또는 Ta2O5에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 저굴절률막을 SiO2또는 MgF2에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  26. 제 17항에 있어서,
    상기 광학박막의 투과광을 흡수하는 광흡수층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 광흡수층은 흑색 도료를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 광흡수층을 상기 기판이 겸하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 기판을 고분자 재료에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 고분자 재료는, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에테르설폰, 또는 폴리올레핀으로 하는 것 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
  31. 제 17항에 있어서,
    상기 파장영역은, 적색광의 파장영역, 녹색광의 파장영역 및 청색광의 파장영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영용 스크린의 제조방법.
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